PPG - Engenharia e Ciência dos Materiais
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- ItemEmbargoComportamento mecânico do aço 1Cr-0,5Mo em alta temperatura(Universidade Federal de São Paulo, 2024-11-12) Schiavo, Camilla Pessanha [UNIFESP]; Reis, Danieli A. Pereira [UNIFESP]; Zucarelli, Tiago Alegretti; http://lattes.cnpq.br/2105394824226325; http://lattes.cnpq.br/7058867464306125; http://lattes.cnpq.br/7755591634347866Os aços microligados contendo baixas concentrações de elementos como Cr e Mo são amplamente aplicados na fabricação de tubos para condução de vapores, em condições de altas temperaturas e pressão sendo normalmente encontrados em indústrias químicas, petroquímicas, petrolíferas, sucroalcoleiras, usinas termoelétricas e na confecção de reatores. Seu uso nesses tipos de aplicações o torna significativamente atrativo, pois trata se de um aço com custo relativamente baixo e que apresenta boa resistência mecânica e à fluência. Sendo assim, o conhecimento do comportamento desse tipo de material nas condições às quais normalmente são aplicados possibilita a prevenção de falhas, acidentes e de paradas para manutenções corretivas. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento mecânico sob fluência de um aço 1Cr-0,5Mo, utilizado para fabricação de tubos sem costura e aplicado em serviços de alta temperatura. Foram utilizadas amostras de um tubo fabricado com o aço da classe ASTM A335 P11. Para tanto, foram aplic
- ItemAcesso aberto (Open Access)Projeto e fabricação de ligas de alta entropia do sistema Al-Co-Cr-Fe-Ni-V: caracterização microestrutural e mecânica com avaliação das resistências ao desgaste e à corrosão(Universidade Federal de São Paulo, 2024-10-29) Souto, Carlos Alberto [UNIFESP]; Cardoso, Kátia Regina [UNIFESP]; lattes.cnpq.br/2905204307170392; http://lattes.cnpq.br/4377956809678056As crescentes demandas por materiais com propriedades excepcionais, como alta resistência mecânica, elevada resistência ao desgaste e à corrosão, têm impulsionado o estudo e desenvolvimento das ligas de alta entropia (LAEs), reconhecidas por suas propriedades e amplo potencial de aplicação estrutural. Este trabalho concentra-se na concepção e caracterização de LAEs no sistema Al-Co-Cr-Fe-Ni-V, visando aplicações que demandem uma combinação de alta resistência mecânica, desempenho tribológico e resistência à corrosão. As composições foram projetadas com base em simulações termodinâmicas, pelo método CALPHAD, visando obter soluções sólidas simples, formadas majoritariamente por fases cúbicas de corpo centrado (CCC). Foram estudadas as ligas Al16,7Co16,7Cr16,7Fe16,7Ni16,7V16,7, Al30Co30Cr5Ni30V5, Al20Co10Cr20Fe20Ni20V10, Al20Co5Cr20Ni35V20, Al35Co25Cr10Ni25V5 e Al35Co15Cr20Fe10Ni15V5 (% at.), fabricadas por fusão em forno a arco elétrico e submetidas a tratamentos térmicos. Os resultados demonstraram que as ligas apresentaram microestruturas bifásicas, predominantemente compostas pelas fases A2 e B2. Difratometria de raios X e microscopia eletrônica de varredura confirmaram as previsões de fases calculadas, porém revelaram variações microestruturais em função da composição e do tratamento térmico. Os resultados dos ensaios de dureza evidenciaram a heterogeneidade microestrutural das ligas, com valores médios de 500 HV a 735 HV na condição bruta de fusão e 470 HV a 680 HV após os tratamentos térmicos. Testes de desgaste indicaram coeficientes de desgaste competitivos se comparadas a muitas LAEs já relatadas na literatura, apresentando os coeficientes de desgaste entre 1,4.10⁻6 mm³/N.m e 5,4.10⁻6 mm³/N.m. Com relação aos testes de corrosão, as LAEs apresentaram taxas de corrosão com valores alinhados e, na maioria das ligas, superiores ao aço inoxidável 316L (6,5.10⁻³ mm/ano). Entre as ligas avaliadas, destacou-se a Al30Co30Cr5Ni30V5, que apresentou a menor densidade de corrente de corrosão (6,8.10⁻1 𝜇A/cm²), menor taxa de corrosão (2,5.10⁻³ mm/ano) e comportamento passivo estável, demonstrando alta resistência à corrosão localizada.
- ItemAcesso aberto (Open Access)Ação cooperativa entre óxidos nanotubulares de tiow e mofuio66 para remoção de poluentes emergentes de águas de abastecimento(Universidade Federal de São Paulo, 2024-07-04) Disigant, Isabela [UNIFESP]; Rodrigues, Christiane de Arruda [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/9871865009697049; http://lattes.cnpq.br/4347574809400805Este estudo apresenta um fotocatalisador híbrido inovador para tratamento fotoelectrocatalítico de águas com baixas concentrações de poluentes. O fotocatalisador consiste em óxidos nanotubulares crescidos em liga TixW (com x= 0,5 e 5,0 m/m%) modificados com o metal organic framework UiO-66 (MOF UiO-66), visando degradar estrona (E1) e 17alfa etinilestradiol (EE2). A camada de óxido (Nt/TixW) foi preparada por anodização, enquanto as nanopartículas de UiO-66-NH2 foram sintetizadas por processo solvotérmico. Diferentes técnicas de modificação dos óxidos nanotubulares foram exploradas (drop-casting e spray coating) para otimizar a atividade fotocatalítica e o processo de sorção. Em experimentos foto(eletro)catalíticos utilizando soluções sintéticas com baixas concentrações de E1 e EE2 (10 mg L-1) e radiação UV-Vis (100W/cm2), todos os materiais modificados via spray coating mostraram cerca de 40% de aumento na degradação em comparação ao fotocatalisador não modificado. O desempenho sequencial dos fotocatalisadores, sem e com modificação com MOF, (Nt/TiO2 < Nt/Ti-0,5W < Nt/Ti-5,0W) foi mantido independentemente do tipo de tratamento usado (fotocatalítico ou fotoeletrocatalítico). Esse ganho foi atribuído ao aumento da sorção dos hormônios pelo MOF, observando a interação cooperativa entre fotocatalisador e o adsorvente. Em condições de matrizes reais de água, a taxa de remoção fotoelectrocatalítica de E1utilizando Nt/Ti-5,0W modificado com UiO-66-NH2 via spray coating, sob radiação UV-Vis e 1,3V foi de 0,168 s-1, enquanto para EE2 foi de 0,310 min-1, aproximadamente 1,78 e 18,21 vezes mais rápida, respectivamente, do que a obtida com o fotocatalisador não modificado. A taxa mais lenta de degradação do EE2 é atribuída à formação de intermediários maiscomplexos que competem com moléculas orgânicas menores presentes na matriz real. A interação cooperativa entre NT/TixW e UiO-66-NH2 favoreceu o confinamento de poluentes e subprodutos dentro da estrutura do UiO-66-NH2, minimizando os efeitos de difusão e promovendo a degradação desses compostos pelo radical ●OH gerado na interface óxido/solução. Entre os eletrodos testados, o Nt/Ti-5,0W modificado com UiO-66-NH2 via spray coating demonstrou a maior eficiência e estabilidade durante os testes de reciclagem, destacando-se como promissor para aplicações em processos foto(electro)catalíticos para o tratamento de águas de abastecimento com baixas concentrações de poluentes.
- ItemEmbargoObtenção de scaffolds compósitos β-TCP/BG 45S5 com estrutura hierárquica de poros via impressão 3D para liberação de compostos ativos(Universidade Federal de São Paulo, 2024-09-30) Barbosa, Lucas [UNIFESP]; Trichês, Eliandra de Sousa [UNIFESP]; Tada, Dayane Batista [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/2894306023783490; http://lattes.cnpq.br/1619405333024881; http://lattes.cnpq.br/3157032350333864A engenharia tecidual e a medicina regenerativa são essenciais na ciência dos biomateriais na área ortopédica, atuando no desenvolvimento de scaffolds que promovem o crescimento e regeneração do tecido ósseo. Pesquisas recentes buscam o desenvolvimento de scaffolds multifuncionais, os quais além de promover a regeneração do tecido, também apresentem propriedades terapêuticas e/ou antimicrobianas, por meio da incorporação de compostos ativos, como nanopartículas ou fármacos. Entre os materiais utilizados para produção de scaffolds cerâmicos, destacam-se o β-fosfato tricálcico (β-TCP) e o vidro bioativo 45S5 (BG 45S5). A impressão direta de pastas (DIW, do inglês direct ink writing) e sua adaptação, a impressão direta de espumas (DFW, do inglês direct foam writing) são métodos que permitem a obtenção de scaffolds customizáveis ao local de aplicação, sendo a DFW uma alternativa para produção de scaffolds com estrutura hierárquica de poros. O azul de metileno (MB) é um composto ativo com ação antimicrobiana frente a diversos micro-organismos. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a otimização dos parâmetros de obtenção de scaffolds de β-TCP/BG 45S5 com estrutura hierárquica de poros via impressão 3D com posterior incorporação do composto ativo MB. As imagens de MEV comprovaram que foi possível obter scaffolds com estrutura hierárquica de poros, com poros dispersos ao longo da superfície e no interior dos filamentos. A adição de BG 45S5 ao scaffolds elevou a resistência mecânica de 0,25 ± 0,05 MPa para 1,42 ± 0,49 MPa, mantendo a porosidade na faixa de 65% nos scaffolds com filamentos densos. Além disso, o BG 45S5 na composição dos scaffolds favoreceu a adsorção de MB. Em relação aos ensaios biológicos in vitro, o BG 45S5 favoreceu a inibição do crescimento da bactéria S. aureus, e o crescimento das células MG-63. A incorporação do MB promoveu alto efeito antimicrobiano em relação a bactéria estudada, sem comprometer consideravelmente a viabilidade celular das células MG-63. Assim, conclui-se que o objetivo do trabalho foi atingido sendo possível avaliar o material produzido em diferentes condições, produzindo resultados relevantes para a pesquisa em engenharia tecidual.
- ItemEmbargoEstudo do comportamento em fadiga de compósitos poliméricos de poliamida 6, poli(sulfeto de p-fenileno) e resina epóxi reforçados com fibra de carbono visando aplicação no setor automobilístico(Universidade Federal de São Paulo, 2024-09-25) Morgado, Guilherme Ferreira de Melo [UNIFESP]; Rezende, Mirabel Cerqueira [UNIFESP]; Passador, Fabio Roberto [UNIFESP]; http://lattes.cnpq.br/0152213852695153; http://lattes.cnpq.br/3744737176516322; https://lattes.cnpq.br/4205759258300585A crescente utilização de compósitos estruturais com matrizes termoplásticas e termorrígidas na indústria automobilística deve-se às suas vantagens, como maior eficiência peso-potência, versatilidade no processamento e potencial para reúso e reciclagem. No entanto, uma das principais causas de falha em materiais é a fadiga, caracterizada por carregamentos cíclicos e deformações plásticas localizadas; porém, ainda pouco explorada na área de compósitos poliméricos estruturais. Nesse contexto, o presente trabalho visa contribuir na área de compósitos para uso no setor automotivo, por meio de um estudo sistemático de fadiga de compósitos termoplásticos (poliamida 6 (PA6) e poli(sulfeto de p-fenileno) (PPS)) e termorrígido (resina epóxi de cura rápida), reforçados com fibra de carbono (FC). Os compósitos foram preparados por moldagem por compressão a quente e avaliados quanto à qualidade do processamento (ultrassom e digestão ácida), propriedades mecânicas estáticas (tração e resistência ao cisalhamento interlaminar) e dinâmicas (fadiga), além de análises dinâmico-mecânicas (DMA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TGA) e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados obtidos mostraram que o laminado de FC/PPS apresentou a maior resistência em fadiga (640 MPa), seguido pelo de FC/PA6 (459 MPa) e o de FC/resina epóxi (360 MPa). Já os compósitos de FC/resina epóxi e FC/PPS apresentaram maior rigidez nos ensaios de tração e o de FC/PPS apresentou a maior resistência em cisalhamento. As análises de DMA permitiram determinar as temperaturas de transição vítrea (Tg) de 105 °C e 147 °C dos laminados de FC/PPS e FC/resina epóxi, respectivamente. As análises de TGA mostraram que o laminado de FC/PPS apresentou a maior estabilidade térmica. As análises morfológicas das superfícies de fratura das amostras ensaiadas mecanicamente revelaram os aspectos fractográficos presentes, os quais contribuíram para elucidar as extensões dos danos causados pelos ensaios mecânicos. A correlação dos dados obtidos neste estudo mostra que o laminado de FC/PPS apresentou o melhor desempenho mecânico e, de maneira geral, o estudo realizado dá subsídios importantes para o desenvolvimento de compósitos estruturais aplicados no setor automotivo.